Produção de etanol combustível pelo eucarioto mais rápido do planeta

• Processo: 15/14109-0
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de novembro de 2015 - 30 de abril de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Andreas Karoly Gombert
• Beneficiário: Andreas Karoly Gombert
• Instituição-sede: Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Pesq. associados: Francisco Maugeri Filho ; Rosana Goldbeck
• Auxílios(s) vinculado(s): 16/50444-0 - Nuevo concepto de biorefineria: producción de etanol y probioticos empleando la levadura Kluyveromyces marxianus, AP.BIOEN.R
• Bolsa(s) vinculada(s): 15/26061-1 - Estabelecimento de um sistema para screening de leveduras em anaerobiose plena, BP.TT; 15/25913-4 - Bioinformática aplicada à comparação de genomas de diferentes leveduras, BP.TT
• Assunto(s): Biotecnologia Fermentação alcoólica Saccharomyces cerevisiae Kluyveromyces marxianus Biocombustíveis

Resumo

A produção de etanol combustível no Brasil é um processo industrial bem consolidado e fundamental para a economia e para o meio-ambiente do país. Este biocombustível pode ser usado na forma pura em toda a frota de veículos leves com motor flex, além de ser misturado à gasolina na proporção de pelo menos 25%. Melhorias no processo industrial de obtenção do etanol combustível são necessárias no cenário atual, em que as empresas do setor têm grandes dificuldades em manter a lucratividade do negócio. A etapa de fermentação alcoólica tem sido tradicionalmente conduzida com a levedura Saccharomyces cerevisiae, que possui duas características fundamentais que a tornaram o microrganismo de escolha neste processo: alta tolerância ao etanol (as concentrações ao final da fermentação superam os 10%) e capacidade de crescer em plena anaerobiose. Além disto, dada a natureza não asséptica do processo, a tolerância ao pH baixo torna-se crucial, pois é aplicado um tratamento ácido a pH entre 1,5 e 2,0 durante o reciclo de células para a fermentação seguinte, o que diminui seletivamente a carga de contaminação bacteriana. O processo é conduzido tipicamente entre 32 e 35 oC e é necessário o resfriamento das dornas de fermentação, em função do calor naturalmente liberado pela atividade mcirobiana. Uma alternativa a este processo clássico seria conduzir a fermentação a temperaturas mais altas, em torno de 48 oC, o que teria minimamente as seguintes vantagens: diminuiria a carga de contaminação bacteriana (os contaminantes típicos são mesofílicos e teriam sua atividade diminuída drasticamente a esta temperatura) e os custos com o resfriamento de dornas (pois a temperatura de fermentação estaria mais distante da temperatura ambiente). Para que isto seja possível, é necessário um microrganismo que converta açúcares em etanol nesta temperatura, que apresente alta tolerância a este composto, que seja capaz de crescer em plena anaerobiose e que seja tolerante a pH baixo. Nesta proposta de pesquisa, pretende-se avaliar diferentes linhagens da levedura Kluyveromyces marxianus, o eucarioto mais rápido do planeta, procurando-se encontrar uma que reúna as características desejadas. Após um screening inicial, as linhagens que mais se aproximem destas características serão identificadas e modificadas por engenharia metabólica e evolutiva. Espera-se obter, ao final do projeto, uma linhagem capaz de converter açúcares em etanol a 48 oC, em anaerobiose plena, com alto rendimento e alta produtividade em etanol. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MADEIRA-JR, JOSE VALDO; GOMBERE, ANDREAS KAROLY. Towards high-temperature fuel ethanol production using Kluyveromyces marxianus: On the search for plug-in strains for the Brazilian sugarcane-based biorefinery. BIOMASS & BIOENERGY, v. 119, p. 217-228, DEC 2018. Citações Web of Science: 2.

VALE DA COSTA, BRUNO LABATE; BASSO, THIAGO OLITTA; RAGHAVENDRAN, VIJAYENDRAN; GOMBERT, ANDREAS KAROLY. Anaerobiosis revisited: growth of Saccharomyces cerevisiae under extremely low oxygen availability. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 102, n. 5, p. 2101-2116, MAR 2018. Citações Web of Science: 4.

RAGHAVENDRAN, VIJAYENDRAN; BASSO, THALITA PEIXOTO; DA SILVA, JULIANA BUENO; BASSO, LUIZ CARLOS; GOMBERT, ANDREAS KAROLY. A simple scaled down system to mimic the industrial production of first generation fuel ethanol in Brazil. ANTONIE VAN LEEUWENHOEK INTERNATIONAL JOURNAL OF GENERAL AND MOLECULAR MICROBIOLOGY, v. 110, n. 7, p. 971-983, JUL 2017. Citações Web of Science: 4.

GOMBERT, ANDREAS K.; MADEIRA, JR., JOSE VALDO; CERDAN, MARIA-ESPERANZA; GONZALEZ-SISO, MARIA-ISABEL. Kluyveromyces marxianus as a host for heterologous protein synthesis. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 100, n. 14, p. 6193-6208, JUL 2016. Citações Web of Science: 9.